细观夹杂理论预测湿态混凝土抗压强度

采用复合材料细观力学方法,探讨各种组分不同体分比、不同孔隙率及不同饱和度情况对湿态混凝土力学性能的影响。混凝土材料各相组分包括:粗骨料、水泥砂浆、活性孔隙和非活性孔隙,其中活性孔隙湿态情况下将由自由水填充。将两类孔隙和水泥砂浆作为等效基体,粗骨料作为硬化夹杂,基于等效夹杂理论和Mori-Tanaka平均场的思想建立了一类双重夹杂模型。并结合细观断裂力学方法建立了综合考虑多种因素的统一的混凝土单轴压缩强度公式,通过参数分析反映各种因素对材料抗压强度的影响。理论分析结果表明:混凝土强度由骨料或水泥砂浆基体中较弱的一相所控制;与干燥混凝土相比,孔隙水的存在将导致湿态混凝土抗压强度降低;理论结果与试验观测现象相一致。     

孔隙水对湿态混凝土抗压强度的影响

湿态混凝土受压时会产生孔隙水压力,孔隙水压力的大小与混凝土的变形和裂纹的扩展速度相关。孔隙水压力的产生给混凝土的力学性能带来一些影响,但是目前这方面的理论研究甚微。尝试利用断裂力学的方法,来探讨湿态混凝土在承受单轴压缩荷载时,孔隙水压力对混凝土开裂、扩展和抗压强度的影响。研究结果表明:混凝土中的孔隙水压力减小了阻碍混凝土开裂的摩阻力,相当于楔体的“楔入”作用,加速了混凝土的损伤和微裂纹的扩展,与干燥态的混凝土相比,湿态混凝土的开裂应力和抗压强度都有所降低。     

高强湿喷混凝土强度降低的原因探析与改进

采用湿喷工艺研究了高强喷射混凝土,发现设计的C50喷射混凝土强度严重降低,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、水泥浆水化程度(Degree of hydration)试验分析了强度严重降低的原因。结果表明:喷射成型对混凝土的水化产物种类和净浆的水化程度影响甚微,但对混凝土的密实度及水化产物的形貌影响较大。喷射混凝土密实度不够、材料间粘接不牢固导致喷射混凝土的微观结构疏松,是造成喷射混凝土强度严重降低的主要原因。改进验证试验表明,对高强喷射混凝土来说,喷射施工质量控制对于混凝土强度至关重要,材料体系应适应喷射施工设备与工艺。高强湿喷混凝土 (C50及以上)宜采取0.8～0.9 MPa的风压;喷射时需连续一次垂直喷射,不得出现间断或脉冲;倒筒时间宜控制在10 s以内;水胶比选取0.32～0.36,混凝土砂率控制在50%～70%。改进后的喷射高强混凝土28 d强度可达63.6 MPa。     

混凝土疲劳损伤强度可靠度置信限分析

以三参数Weibull概型为基础,结合大量C15混凝土试件的试验和某混凝土重力坝的原型观测反演结果,建立了描述高应力水平区域的混凝土在较低损伤量下低周疲劳强度的置信限分析模型,得到了具有给定置信度的疲劳强度、疲劳寿命和疲劳损伤三者间的关系曲线,NSP---g和DSP---g曲线。利用本文方法可方便地在给定置信限内计算混凝土在给定应力水平条件下的疲劳寿命、损伤量和剩余强度, 对混凝土做考虑损伤的可靠度设计,以及对已建结构进行可靠度评价。     

不同强度等级混凝土遭受超低温冻融循环作用的受压强度试验研究

引气混凝土在自然环境下中的冻融损伤源于外部环境水分的侵入、混凝土的毛细孔-气孔系统的不断饱和。通过对气体分子扩散过程的讨论,修正了基于Fagerlund经典长期吸水理论的气孔饱水度变化预测模型,并采用引气砂浆的吸水实验结果证明了修正模型优于传统模型。结合自然条件下的干湿交替过程,提出了引气混凝土在自然条件下的吸水模型,包括两个阶段：自然环境中孔隙饱水度随环境干燥和降水作用而变化,以及外部侵入水分对毛细孔-气孔系统的饱和过程。前者利用干湿交替作用下混凝土表面湿润深度与平衡时间比的概念建立了自然条件吸水过程与连续吸水过程的联系,后者使用修正的气孔饱水度模型计算气泡持续饱水过程。将两阶段使用寿命模型应用于某大型铁路基建工程,结合当地气象数据与预设混凝土特性,得到了满足工程使用寿命的冻融耐久性关键设计参数。     

国内市场一次性无菌手术衣生产现状和阻湿态微生物性能因素分析

手术衣在无菌手术中起到关键作用,主要是其阻隔功能。其对颗粒物质、微生物有屏障作用,尤其是对微生物的阻湿态有穿透作用。本文对手术衣的主要相关标准做了简单介绍,并整理了一次性使用手术衣的材料发展及应用。由最初的重复使用棉布类手术衣到一次性使用无纺布手术衣。手术衣满足日益增长的综合性能需求,并考虑到穿戴方便性和适用性等其他功能,不断对其做出改善,更加适应当前需求和应用。     

湿态附着力在防腐涂层性能检测中的应用

按标准规定,防腐涂层浸泡一定时间后,若未出现起泡、开裂、脱落等失效现象,评价结果为合格。但部分评价合格的涂层,其附着力已大幅下降,防腐性能大大降低。该文选取浸泡后评价合格的8种防腐涂层,对其干态附着力和酸性环境浸泡后的湿态附着力进行了对比测试。测试结果表明,浸泡后部分涂层的附着力已大幅降低或丧失,金属基体有明显腐蚀特征;部分涂层附着力有所降低;2种常温固化的防腐涂层附着力略有升高。可见,通过对比涂层干/湿附着力,或者跟踪涂层服役过程中附着力的变化,可量化掌握涂层性能的保持状况和发展趋势。     

基于损伤的混凝土大坝可靠度分析

研究了基于损伤概念的混凝土结构可靠度分析方法.通过引入损伤边界面的概念,导出了包含损伤变量的四参数Hsieh-Ting-Chen边界面模型.在此基础上,构造了大体积混凝土结构对应于初始损伤边界面的极限状态方程.通过响应面法和有限元分析的结合,对功能函数进行了拟合,建立了可以用于复杂结构可靠度分析的有效模式.用该模式对一座混凝土重力坝进行了实例分析,得到了较为满意的结果.     

公路隧道湿喷混凝土施工技术与研究

本论文从喷射混凝土的技术概述出发,系统阐述了公路隧道湿喷混凝土施工的重要性。接着研究了公路隧道湿喷混凝土施工技术方法。     

引气混凝土在自然条件下的吸水模型研究

引气混凝土在自然环境下中的冻融损伤源于外部环境水分的侵入、混凝土的毛细孔-气孔系统的不断饱和。通过对气体分子扩散过程的讨论,修正了基于Fagerlund经典长期吸水理论的气孔饱水度变化预测模型,并采用引气砂浆的吸水实验结果证明了修正模型优于传统模型。结合自然条件下的干湿交替过程,提出了引气混凝土在自然条件下的吸水模型,包括两个阶段:自然环境中孔隙饱水度随环境干燥和降水作用而变化,以及外部侵入水分对毛细孔-气孔系统的饱和过程。前者利用干湿交替作用下混凝土表面湿润深度与平衡时间比的概念建立了自然条件吸水过程与连续吸水过程的联系,后者使用修正的气孔饱水度模型计算气泡持续饱水过程。将两阶段使用寿命模型应用于某大型铁路基建工程,结合当地气象数据与预设混凝土特性,得到了满足工程使用寿命的冻融耐久性关键设计参数。     

基于桁架-拱模型理论对碳纤维布加固混凝土柱受剪承载力的分析

根据文献[1]碳纤维布加固混凝土柱受剪性能的试验研究,结果表明碳纤维布的受力机理与箍筋类似。由于碳纤维布无屈服现象,故达到最大荷载时碳纤维布的应力是确定加固后柱受剪承载力的关键参数。本文基于桁架-拱模型理论对碳纤维布的受力进行了分析,推导出碳纤维布应力的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

在役钢筋混凝土结构基于可靠性的疲劳寿命分析

本文以结构的极限疲劳循环次数作为随机变量,基于可靠性理论提出了在役结构疲劳剩余寿命的预测方法,分析了多种工况下结构在未来服役期内的疲劳可靠性和疲劳剩余寿命。算例表明,通过对在役结构疲劳寿命及可靠性的分析,不仅可以预测在目标可靠度下的疲劳寿命,而且可以根据需要确定合适的交变荷载的频率、服役时间以及相应的疲劳可靠指标,从而为结构的合理利用起指导性作用。     

基于微观结构分析的再碱化对高温后混凝土抗压强度修复试验研究

该文对高温作用经再碱化修复后的混凝土进行了压汞测孔试验及抗压强度试验,研究了混凝土微观结构与其宏观力学性能之间的关系。试验结果表明,高温后混凝土的抗压强随着温度升高呈现下降的趋势,混凝土的微观结构变差,粗大孔明显增多;经再碱化修复后,混凝土的抗压强度得到一定程度的提高,微观结构得到明显改善,粗大孔明显减少。混凝土微观结构的变化与其宏观力学性能一致,说明了再碱化可以一定程度的修复高温作用后混凝土的力学性能,同时改善混凝土的耐久性能。     

钢筋钢纤维混凝土梁斜截面抗剪强度的理论模式

本文结合对试验结果的分析，以平衡方程为基础研究钢筋混凝土梁和钢筋钢纤维混凝土梁斜截面抗剪强度的理论模式。该模式考虑了剪压区混凝土高度及其应力分布、裂缝投影长度、骨料咬合、纵筋销栓作用及钢纤维的增强作用，概念明确、易于理解，与试验结果符合性好。     

考虑材料组成特性的混凝土轴拉破坏过程细观数值模拟

为反映骨料、砂浆及其之间的界面过渡区的组合特点和材料性能,基于材料细观非均匀性和有限元方法的混凝土破坏过程细观数值模拟需进行复杂、细致的网格剖分,导致了繁重的前处理工作和可观的计算量。该文对混凝土材料细观单元材质组成的单一化假定进行改进,将内嵌界面过渡区材料的规则化单元视为一种广义复合材料单元,建立了复合型界面损伤模型。采用等效方法确定单元的复合弹性关系,通过有限元法计算单元的局部应力;用细观层次上弹性力学性能的弱化描述单元组成材料的损伤,混凝土材料的破坏过程通过单元各组分的损伤模拟。应用该复合型界面损伤模型研究了混凝土试件的单轴拉伸破坏过程,细观数值模拟结果符合混凝土试件的宏观破坏特征,表明该模型可作为分析混凝土材料破坏过程的一种有效途径。     

基于单元嵌入技术和弹性比拟的含裂纹混凝土三维渗流模拟方法

混凝土结构在服役过程中受到力学荷载和环境因素的影响会产生裂纹,裂纹的产生、扩展和连通会显著影响混凝土的渗透性。该文将混凝土看作由基体和裂纹夹杂二相组成的复合材料,采用单元嵌入技术,有效地解决了基于连续网格的实体裂纹模型存在的网格协调问题。考虑到弹性问题与渗流问题在数学上的相似性,通过对含裂纹混凝土位移场和应力场的弹性比拟,得到相应的渗流场。在计算过程中,分别研究了渗透系数、网格尺寸及裂纹张开度对渗流场的影响,以及该文方法对多裂纹体的适用性。计算结果表明：该文的方法与实体裂纹模型的渗流场计算结果吻合,保证了结果的正确性。同时也降低了三维裂纹建模的难度,提高了计算的效率。